耐候性試驗
Weathering Testing
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18566398802自20世紀60~70年代，國外成功研究了鍍鋅層銀鹽、銅鹽的六價鉻黑色鈍化工藝，且在生產中得以廣泛應用以來，國內外專家關于鍍鋅鈍化機理、工藝、配方等方面的研究一直在不斷地深入發(fā)展，且取得了非常多成果。鍍鋅鈍化的研究大多都是基于改善鈍化膜的外觀、耐蝕性能、環(huán)保性等方面進行。然而，影響鈍化膜性能的因素除鈍化本身外，作為基礎的電鍍鋅層的質量也至關重要。
電 鍍
國內電鍍鋅按電鍍溶液可分為四大類：氰化物鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、鉀鹽鍍鋅、硫酸鹽鍍鋅。不同類型、不同質量的鋅層在同一鈍化條件下所得鈍化膜外觀及耐蝕性能會有所差異[4~8]。本文分別以堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑、鉀鹽鍍鋅油溶性添加劑、鉀鹽鍍鋅水溶性添加劑條件下，所得鋅層為基礎，研究了不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜外觀與耐蝕性的影響，最終確定可使鈍化膜兼具功能性與裝飾性的電鍍添加劑。
1實驗
1.1試劑及儀器基材為相同規(guī)格的鋼鐵件。
氧化鋅(分析純，四成化學試劑公司);氫氧化鈉(工業(yè)級，天津渤天化工有限責任公司);鋅粉(分析純，四成化學試劑公司);氯化鋅(分析純，四成化學試劑公司);氯化鉀(電鍍級，葫蘆島海隆化工有限公司);硼酸(工業(yè)級，上海世硼貿易有限公司);硝酸(分析純，四成化學試劑公司);堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑628(武漢吉和昌化工科技股份有限公司);鉀鹽鍍鋅油溶性添加劑801(武漢吉和昌化工科技股份有限公司);鉀鹽鍍鋅水溶性添加劑808(武漢吉和昌化工科技股份有限公司);低鹽霧三價鉻藍白鈍化劑Cr-B1N(武漢吉和昌化工科技股份有限公司);BJ-200高效水基清洗劑(武漢百潔科貿有限公司)。
PHS-3C型雷磁PH計(上海儀器科學股份有限公司);DHG-9075A型電熱鼓風干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司);XB-OTS-60精密型鹽霧試驗機(東莞市欣寶有限公司);FB-9517型全無油潤滑空氣壓縮機(上海捷豹壓縮機制造有限公司);CJJ78-1磁力加熱攪拌器(無錫市華東化學試劑有限公司);JE-1002電子天平(上海蒲春計量儀器有限公司)。
1.2實驗過程
1.2.1工藝流程除油、除銹→水洗→電鍍鋅→水洗→出光→水洗→鈍化→水洗→熱風吹干1.2.1.1除油BJ-200高效水基清洗劑3%θ 50℃t 浸洗3min1.2.1.2電鍍鋅①掛鍍，堿性鋅酸鹽鍍鋅添加劑628系列氧化鋅 12g/L氫氧化鈉 125g/L628A 14~16ml/L628B 1ml/L628C 20ml/LJk 2~4A/dm2t 20min②掛鍍，鉀鹽鍍鋅油溶性添加劑801系列氯化鉀 220~230g/l氯化鋅 65g/L硼酸 30g/L801A 1ml/L801B 30ml/LJk 1~2A/dm2t 10min③掛鍍，鉀鹽鍍鋅水溶性添加劑808系列氯化鉀 220~230g/L氯化鋅 65g/L硼酸 30g/L808A 1ml/L808B 30ml/LJk 1~2A/dm2t 10min1.2.1.3出光稀硝酸 3‰t 1~3s1.2.1.4鈍化低鹽霧三價鉻藍白鈍化劑Cr-B1N濃度 30ml/L溫度2 0~35℃pH值 2.0t 40s攪拌均勻空氣攪拌。
1.3中性鹽霧測試根據GB/T9791-2003鋅、鎘、鋁-鋅合金和鋅-鋁合金的鉻酸鹽轉化膜試驗方法和GB/T6461-2002金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗后的試樣和試件的評級，進行中性鹽霧測試與評級[9~10]。中性鹽霧試驗操作指標如表1：
表1中性鹽霧試驗操作指標
2結果與討論
2.1不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜外觀的影響使用不同電鍍鋅添加劑，在同一鈍化工藝條件下，對鈍化膜外觀如表2：
表2不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜外觀的影響表
由表2可以看出，不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜外觀的影響不同，其中堿鋅628、酸鋅801所得鋅層鈍化后的膜層較使用酸鋅水溶性添加劑808所得鋅層鈍化后的膜層更加光亮，但酸鋅801所得鋅層鈍化后的膜層較易發(fā)黃。
2.2不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜耐鹽霧性能的影響使用不同電鍍鋅添加劑，在同一鈍化工藝條件下，對鈍化膜耐鹽霧性能的影響，結果如表3所示：
表3不同電鍍鋅添加劑對鈍化膜耐鹽霧性能的影響
鹽霧測試結束后，工件出現白銹面積對比，如圖1~4所示
鹽霧測試結束后，工件出現白銹面積對比
鹽霧測試結束后，工件出現白銹面積對比
由表3可得出，未經鈍化的酸鋅和堿鋅鋅層均沒有耐鹽霧性能;酸鋅使用水溶性添加劑808所得鋅層鈍化膜耐中性鹽霧時間最長，同一鈍化工藝條件下，甚至超過使用添加劑628所得堿鋅鋅層鈍化膜。
由圖1~4可知，經歷36小時鹽霧試驗后，酸鋅水溶性添加劑808配合三價鉻鈍化劑Cr-B1N所得鈍化膜的白銹面積小于分別經歷24小時鹽霧試驗的堿鋅添加劑628加三價鉻鈍化劑Cr-B1N和經歷20小時鹽霧試驗的酸鋅油溶性添加劑801加三價鉻鈍化劑Cr-B1N所得鈍化膜產生的白銹面積。
由此可知，同一鈍化工藝條件下，使用酸鋅水溶性添加劑808所得鋅層鈍化膜的耐鹽霧性能較好。在實際應用過程中，甚至可在同等鈍化條件下替代中低端堿鋅，使鈍化膜兼具功能性與裝飾性。
電鍍鋅是進行鈍化處理的基礎，也是保證鈍化膜質量的關鍵因素。若鋅層分散性、致密度較差，厚度較薄，即使有良好的鈍化液，適當的工藝參數、設備條件以及技術高超的操作人員，也無法獲得符合質量要求的鈍化膜。酸鋅水溶性添加劑808，其主光亮劑可完全水溶，無刺激性氣味，輔助劑中只含少量載體光亮劑，因此，槽液中有機物含量較使用油溶性添加劑大幅減少，所以鋅層中夾雜的有機雜質也相應降低，鍍鋅層分布更加均勻致密，從而極大程度上改善了鈍化膜的外觀與耐鹽霧性能，使之在同一鈍化工藝條件下，更加均勻美觀，耐蝕性能更加優(yōu)異。
3應用實例
在鑄鐵件上，往往采用鋅酸鹽鍍鋅，但其存在電流效率低，上鋅慢等缺點，而傳統鉀鹽鍍鋅光亮劑分散性差，鋅層脆性大，難以滿足市場要求。鉀鹽鍍鋅水溶性光亮劑808恰到好處地彌補了兩者存在的缺點，在同等厚度及鈍化條件下，其外觀及耐蝕性能較中低端堿性鋅層更具優(yōu)越性。青島某電鍍廠掛鍍鑄鐵件產品，先后使用國內多家公司提供的油性光亮劑，均出現低區(qū)凹槽處發(fā)黑現象，且發(fā)黑處無法形成鈍化膜，在使用鉀鹽鍍鋅水溶性光亮劑808后，低區(qū)凹槽部分完全變亮，鈍化后更加均勻美觀，如圖5所示：
鈍化后更加均勻美觀除掛鍍件外，滾鍍件也同樣會因鍍鋅添加劑的不同，在同一鈍化條件下，得到不同質量的鈍化膜。深圳某電鍍廠，使用鉀鹽鍍鋅水溶性光亮劑808，滾鍍所得產品鈍化后，得到高質量的鈍化膜，如圖6所示：
圖6(a.未鈍化;b.三價鉻藍白鈍化;c.三價鉻黑色鈍化)
在標準件上，用傳統鉀鹽鍍鋅光亮劑所得工件，鈍化后顏色相差較大。采用水溶性光亮劑808所得鋅層，鈍化后顏色更加均勻美觀。浙江衢州某標準件電鍍廠，使用鉀鹽鍍鋅水溶性光亮劑808加三價鉻藍白鈍化后，所得產品如圖7所示：
4結論
⑴電鍍鋅是進行鈍化處理的基礎，也是保證鈍化膜質量的關鍵因素。
⑵酸鋅水溶性添加劑，因其鋅層中夾雜的有機雜質大幅減少，鍍鋅層分布更加均勻致密，從而極大程度上改善了鈍化膜的外觀與耐鹽霧性能，使之在同一鈍化工藝條件下，更加均勻美觀，耐蝕性能更加優(yōu)異。
⑶在實際應用過程中，酸鋅水溶性添加劑甚至可在同等鈍化條件下替代中低端堿鋅，使鈍化膜兼具功能性與裝飾性。
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